ยางคาดว่าจะเข้ามาแทนที่วัสดุดั้งเดิมเพื่อเป็นวัสดุหลักสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตตรุ่นต่อไป

เพื่อให้ยานพาหนะไฟฟ้า (EV) เข้าสู่กระแสหลัก พวกเขาต้องการแบตเตอรี่ที่คุ้มค่า ปลอดภัยกว่า และใช้งานได้ยาวนานกว่า ซึ่งจะไม่ระเบิดหรือทำอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมระหว่างการใช้งาน นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจียอาจพบทางเลือกที่น่าจะเป็นไปได้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไป:ยาง.

อีลาสโตเมอร์หรือยางสังเคราะห์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสินค้าอุปโภคบริโภคและเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้และหุ่นยนต์แบบนิ่ม เนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่า นักวิจัยพบว่าเมื่อวัสดุถูกสร้างเป็นโครงสร้าง 3 มิติ จะทำหน้าที่เป็นทางด่วนสำหรับการขนส่งลิเธียมไอออนที่รวดเร็ว โดยมีความเหนียวทางกลที่เหนือกว่าซึ่งช่วยให้แบตเตอรี่สามารถชาร์จได้นานขึ้นและไปได้ไกลขึ้น การวิจัยได้ดำเนินการร่วมกับสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงของเกาหลี และตีพิมพ์ในวารสาร Nature

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไป ไอออนจะถูกเคลื่อนย้ายโดยอิเล็กโทรไลต์เหลว อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ดังกล่าวมีความไม่เสถียรโดยเนื้อแท้ แม้ว่าความเสียหายเพียงเล็กน้อยก็อาจรั่วไหลเข้าสู่อิเล็กโทรไลต์ ทำให้เกิดการระเบิดหรือไฟไหม้ได้ ความกังวลเรื่องความปลอดภัยทำให้อุตสาหกรรมต้องโฟกัสไปที่แบตเตอรี่โซลิดสเตต ซึ่งสามารถผลิตได้โดยใช้วัสดุเซรามิกอนินทรีย์หรือโพลีเมอร์อินทรีย์
Seung Woo Lee รองศาสตราจารย์ของ George W. Woodruff School of Mechanical Engineering ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมวิจัยกล่าวว่า "อุตสาหกรรมส่วนใหญ่มุ่งเน้นที่การสร้างอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งแบบอนินทรีย์ แต่ทำได้ยาก มีราคาแพง และไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ที่พบว่าพอลิเมอร์อินทรีย์ที่ใช้ยางเป็นส่วนประกอบที่เหนือกว่าวัสดุอื่นๆ อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่เป็นของแข็งยังคงดึงดูดความสนใจอย่างมากเนื่องจากต้นทุนการผลิตต่ำ คุณสมบัติไม่เป็นพิษและอ่อนนุ่ม อย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ทั่วไปไม่มีการนำอิออนและความเสถียรทางกลเพียงพอ เพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ
การออกแบบ 3 มิติแบบใหม่ทำให้ความหนาแน่นของพลังงานและประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดด
วิศวกรของจอร์เจียเทคใช้ยางอิเล็กโทรไลต์เพื่อแก้ปัญหาทั่วไป (การขนส่งลิเธียมไอออนช้าและคุณสมบัติทางกลต่ำ) การพัฒนาที่สำคัญคือการอนุญาตให้วัสดุสร้างเฟสผลึกพลาสติกสามมิติ (3D) ที่เชื่อมต่อถึงกันในเมทริกซ์ยางที่ทนทาน โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้นำค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกสูง สมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม และความเสถียรทางไฟฟ้าเคมี
อิเล็กโทรไลต์ยางสามารถผลิตได้ที่อุณหภูมิต่ำโดยใช้กระบวนการพอลิเมอไรเซชันอย่างง่ายที่สร้างส่วนต่อประสานที่แน่นและเรียบบนพื้นผิวอิเล็กโทรด คุณสมบัติเฉพาะของอิเล็กโทรไลต์ยางป้องกันการเติบโตของลิเธียมเดนไดรต์และช่วยให้ไอออนเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำให้แบตเตอรี่โซลิดสเตตทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือแม้ที่อุณหภูมิห้อง
ยางซึ่งใช้ทุกที่สำหรับคุณสมบัติทางกลที่สูง จะช่วยให้เราสามารถผลิตแบตเตอรี่ราคาถูก เชื่อถือได้ และปลอดภัยยิ่งขึ้น การนำไอออนที่สูงขึ้นหมายความว่าคุณสามารถเคลื่อนย้ายไอออนได้มากขึ้นในเวลาเดียวกัน และด้วยการเพิ่มพลังงานจำเพาะและความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่เหล่านี้ คุณสามารถเพิ่มช่วงของรถยนต์ไฟฟ้าได้

ขณะนี้นักวิจัยกำลังหาวิธีปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ เพิ่มรอบเวลาของแบตเตอรี่ และลดเวลาในการชาร์จด้วยการนำไอออนิกที่ดีขึ้น จนถึงตอนนี้ ความพยายามของพวกเขาส่งผลให้ประสิทธิภาพแบตเตอรี่/รอบเวลาของแบตเตอรี่ดีขึ้นสองครั้ง

งานนี้สามารถเพิ่มชื่อเสียงของจอร์เจียในฐานะศูนย์กลางนวัตกรรมสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า SK Innovation ซึ่งเป็นบริษัทพลังงานและปิโตรเคมีระดับโลกกำลังให้ทุนสนับสนุนการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมืออย่างต่อเนื่องกับสถาบันเพื่อสร้างแบตเตอรี่โซลิดสเตตรุ่นต่อไปที่ปลอดภัยกว่าและใช้พลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิม SK Innovation ประกาศสร้างโรงงานผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าแห่งใหม่ใน Commerce รัฐจอร์เจีย ซึ่งคาดว่าจะผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 21.5 กิกะวัตต์ชั่วโมงต่อปีภายในปี 2566
แบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดสามารถปรับปรุงระยะทางและความปลอดภัยของรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างมาก บริษัทแบตเตอรี่ที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งรวมถึง SK Innovation มองว่าการพาณิชย์ของแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับตลาด ev Kyounghwan Choi ผู้อำนวยการศูนย์วิจัยแบตเตอรี่รุ่นต่อไปของ SK Innovation กล่าวว่า "มีความหวังสูงสำหรับการใช้งานอย่างรวดเร็วและการนำแบตเตอรี่ที่เป็นของแข็งทั้งหมดไปใช้ในเชิงพาณิชย์ผ่านโครงการที่กำลังดำเนินการอยู่ โดยร่วมมือกับ SK Innovation และศาสตราจารย์ Seung Woo Lee จากสถาบันจอร์เจีย ของเทคโนโลยี”